丙酮酸甲酯的新合成方法

婁紹霞（天津渤海職業技術學院天津300402）

丙酮酸甲酯的新合成方法

婁紹霞（天津渤海職業技術學院天津300402）

在4-二甲胺基吡啶（DMAP）作為催化劑的條件下，利用丙酮酸CH3C（O）COOH和焦碳酸二甲酯（Moc2O）的反應，以86%的高產率合成了丙酮酸甲酯。并且，該化合物的結構經過核磁共振氫譜（1HNMR）的表征。

丙酮酸甲酯合成表征

0 引言

羧酸的酯化是一類非常重要的反應，它被廣泛應用于有機化工中。丙酮酸甲酯是一種重要的有機合成中間體，為淡黃色透明液體，具有刺激性氣味，微溶于水，在醫藥、農藥、電子等領域中被廣泛應用。[1]目前國內生產廠家有上海太陽神復旦高科技產業有限公司、臨海市興業化工有限公司等。在1994年，Takeda等人[2]用一系列羧酸和焦碳酸二甲酯在4-二甲胺基吡啶作為催化劑的條件下反應，以很高的產率制備了相應的羧酸甲酯，但是他們沒有研究α-酮酸（比如丙酮酸）在該反應條件下制備α-酮酸甲酯的情況。為了繼續探討該反應的性質特點，本文研究了丙酮酸和焦碳酸二甲酯在4-二甲胺基吡啶作為催化劑條件下的反應，結果以86%的產率合成了丙酮酸甲酯，該反應操作簡單易處理。

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

HNMR用Bruker AV 400 MHz NMR譜共振儀測得（以CDCl3為溶劑，TMS為內標）。所用試劑均為國產化學純和分析純，其中只有丙酮酸為化學純試劑，含量為98.5%以上。四氫呋喃經過除水重蒸處理。

1.2 丙酮酸叔丁酯的合成

在裝有攪拌磁子和干燥管的250m L三口瓶中，加入4.467 g（50mmol）丙酮酸、9.66 g（70mmol）焦碳酸二甲酯和50m L干燥的四氫呋喃，然后再加入0.61 g（5mmol）4-二甲胺基吡啶，在室溫下反應1 h后，旋轉蒸發除去四氫呋喃，得到的粗品蒸餾，收集沸點在136～140℃之間的餾份，得油狀物4.382 g，收率86%。HNMR（400MHz，CDCl3）δ:3.88（s，3H），2.48（s，3H）。

2 結果與討論

在室溫下，利用4-二甲胺基吡啶作為催化劑，通過丙酮酸和焦碳酸二甲酯的反應，以86%的產率制備得到了丙酮酸甲酯。該反應的機理比較簡單，首先生成丙酮酸的酸酐，然后酸酐和甲醇反應得到最終產物。

對于丙酮酸甲酯的合成研究，最早的文獻報道是在1872年，Oppenheim[3]等人利用丙酮酸銀和碘甲烷反應來制備丙酮酸甲酯，但是該反應所用的原料昂貴，顯然不能用于工業化生產。在1944年，Weissberger等人[4]將一定量的丙酮酸和甲醇混合，加入苯和對甲基苯磺酸一起加熱至回流，最后蒸餾得到產品丙酮酸甲酯，收率為65%～71%。到1948年Clinton等人[5]對上面的反應條件略作調整，改用濃硫酸和二氯乙烷來制備丙酮酸甲酯，收率為73%。直到2007年，丘方利[6]以丙酮酸和甲醇為原料，四氯化碳作為帶水劑，在催化劑水合硫酸鐵存在下合成丙酮酸甲酯，收率達到73.9%，實驗過程操作簡單，原料易得，適合工業化大生產。但是，以上這幾個反應中所用的溶劑，按照2010年版的《中國藥典》定義都是一類溶劑，合成得到的產品不能作為藥用原料。最近，陸平波等人通過乳酸甲酯氧化法[7]來合成丙酮酸甲酯，在光照條件下，用液溴和雙氧水作為催化劑來氧化乳酸甲酯，經過減壓蒸餾得到產品丙酮酸甲酯，收率為48%。該合成方法與傳統方法比具有操作簡便，分離容易等優點，但是需要用光照，收率也太低，并且“三廢”難以處理，所以不適于工業化生產。國外還有一些人報道，可以通過別的方法合成丙酮酸甲酯，比如，1999年Kayser等人報道[8]通過向丙酮酸和甲醇的混合液中滴加SOCl2來制備丙酮酸甲酯；Rodriguez等人[9]在丙酮酸和甲醇的混合液中加入三甲基氯硅烷來合成丙酮酸甲酯，這些反應過程中都會生成酰氯作為催化劑，不可避免產生刺激性氣味，并且嚴重腐蝕反應設備，所以把這些合成條件應用于工業化生產有較大困難。

3 結束語

綜上所述可以發現，就制備丙酮酸甲酯來說，本文所述的合成方法比文獻報道的所有方法都有優勢，產率高，而且該合成方法操作簡單，反應原料容易得到，并且反應過程中不需要使用一類溶劑，因此得到的產品可以作為藥用原料。■

[1]姜勝斌，廖桂英，袁華，等．丙酮酸系列產品的合成與應用[J]．化工時刊，2000（11）：14-16.

[2]Takeda K，Akiyama A.Dicarbonates:covenient 4-dimethylam inopyridine catalyzed esterification reagents[J].Synthesis，1994（10）：1063-1066.

[3]Oppenheim.Ein Aether der Brenztraubensure[J].Chem ische Berichte,1872，5（2）：1051-1052.

[4]W eissberger A，Kibler C.J.M ethyl pryuvate[J].Organic Syntheses，1994（24）：72-75.

[5]Clinton R.O.,Laskow ski S.C.The Preparation of Methyl Esters[J].Journal of the American Chem ical Society，1948，70（9）：3135-3136.

[6]丘方利.丙酮酸甲酯的合成[J].化學工程師，2007（2）：48-50.

[7]陸平波，莫芬珠．丙酮酸酯的合成[J]．化工時刊，2002（4）：48-49．

[8]Kayser M.M.,M ihovilovic M.D.etal.Baker’s Yeast-M ediated Reductions ofα-Keto Esters and anα-Keto-β-Lactam.Two Routes to the Paclitaxel Side Chain[J].Journal of organic chem sitry，1999，64（18）：6603-6608.

[9]Rodriguez A,Nomen M.Selective Method for the Preparation of A liphatic M ethyl Esters in the Presence of A romatic Carboxylic Acids[J].Tetrahedron Letters1998（39）：8563-8566.

2011-01-04